En algunas partes de las provincias sudafricanas de Mpumalanga y KwaZulu-Natal, los campos de caña de azúcar se extienden hasta donde alcanza la vista.
de Lindiwe Khotseng y Ntalane Sello
La cosecha es más que un regalo para los golosos: en 2017, la industria azucarera del país tenía un valor estimado de más de R12 mil millones; de esto, solo la producción de caña de azúcar valió 5.100 millones de rand.
Pero la industria azucarera se está reduciendo , al menos en parte porque mucha gente está comiendo menos azúcar, por razones de salud. Entonces, ¿cómo podría la producción de caña de azúcar continuar extrayendo valor? Creemos que la respuesta está en el material de desecho del cultivo.
El bagazo de caña de azúcar es el material fibroso que queda después de que el cultivo ha sido triturado para extraer su jugo para hacer azúcar. Alrededor de 54 millones de toneladas de bagazo de caña de azúcar se producen anualmente en todo el mundo. La disposición inadecuada de este bagazo conduce a la contaminación ambiental y atrae a muchos insectos cuando se deja desatendido.
Pero hay ‘joyas’ entre los montones de ceniza que quedan una vez quemado el bagazo. Con los procesos químicos y físicos adecuados , se pueden generar valiosas nanopartículas de silicio y sílice , que se utilizan en las industrias de la construcción, farmacéutica, cosmética y de detergentes, entre otras.
Se están probando y perfeccionando decenas de procesos químicos para extraer sílice de la ceniza de bagazo y, a partir de ahí, sintetizarla en partículas de silicio . Algunas pruebas están bastante avanzadas, pero nadie ha descifrado aún el código para producir sílice pura de alto grado a niveles lo suficientemente altos como para satisfacer las demandas industriales.
Nuestro trabajo reciente tomó un enfoque ‘verde’ para el proceso de extracción. Primero, confirmamos lo que ha demostrado un creciente cuerpo de investigación: que la ceniza de bagazo de caña de azúcar es un recurso natural de sílice que debe aprovecharse para fines industriales. Y, utilizando ácidos y bases orgánicos , mostramos qué procesos podrían usarse para un procedimiento de extracción más respetuoso con el medio ambiente.
Muchas formas y usos.
El silicio es un elemento químico . Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno y se cree que representa el 27% de la composición de la roca promedio .
La mayoría de las personas probablemente han visto silicio en forma de sílice (también llamado dióxido de silicio ), el compuesto químico formado por una combinación de silicio y oxígeno. La sílice se encuentra más comúnmente en la naturaleza en el cuarzo mineral cristalino y brillante. También está presente en plantas como sorgo, trigo, maíz y girasol.
El silicio viene en muchas formas y usos. Como sílice se utiliza en la fabricación de ladrillos, hormigón y vidrio. En forma soluble, la sílice se usa ampliamente en las industrias del vidrio, la cerámica y el cemento, así como en las industrias cosmética, farmacéutica y de detergentes como agente de unión y adhesivo.
En su forma elemental, es un maravilloso semiconductor de electricidad y se usa comúnmente, en forma de polvo conocido como polvo de nanosilicio, en la producción de microchips y células solares. Silicon Valley en los EE. UU., hogar de innumerables empresas de electrónica e informática, recibe su nombre en honor al elemento.
Pero a pesar de la abundancia del silicio, sus muchas aplicaciones significan que la industria a veces puede quedarse sin los metales producidos a partir de él. En 2021, por ejemplo, la escasez significó que China tuvo que reducir su producción de metal de silicio; esto hizo subir los precios mundiales en un 300% .
Ahí es donde el bagazo de caña de azúcar entra en escena. Cada vez más, la investigación, incluida nuestra propia revisión, ha demostrado que la ceniza del bagazo de caña de azúcar ofrece una de las fuentes más baratas de producción de sílice y se compara favorablemente, por ejemplo, con la extracción de la sustancia de la arena.
En busca de sílice más pura
La sílice se almacena abundantemente en los suelos y es absorbida en grandes cantidades por las plantas. Esto no es dañino y, según sugiere la investigación , incluso puede ser beneficioso para las plantas. En la caña de azúcar, el sílice se almacena en los brotes de las plantas, que eventualmente estarán entre el bagazo. Y es a partir de ahí que los investigadores están trabajando para extraer sílice para convertirlo en silicio .
No es un proceso simple. La ceniza generada en estos procesos industriales suele tener un alto contenido de impurezas y está mezclada con metales como óxidos de hierro y aluminio. Esto dificulta el proceso de obtención de sílice lo suficientemente pura para su uso.
También hay preocupaciones ambientales. Es por eso que adoptamos un enfoque ‘verde’ en nuestra investigación más reciente . Utilizamos materiales orgánicos que son ecológicos y fáciles de manejar, y descubrimos que era una forma efectiva de extraer sílice del bagazo de caña de azúcar. Se necesitan algunos ajustes adicionales: todavía había pequeñas impurezas que deberán eliminarse si se quiere que este método produzca sílice de alta calidad y cumpla con los estándares necesarios para las aplicaciones industriales.
En general, nuestro enfoque podría ayudar a reducir aún más los costos de extracción de sílice del bagazo de caña de azúcar y es una buena manera de gestionar lo que de otro modo sería poco más que desperdicio.
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lee el artículo original .
